[发明专利]一种Fe—Cl混合溶液对沼气进行脱硫的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及沼气净化技术领域，特别涉及一种Fe—Cl混合溶液吸收和电化学再生法去除大中型沼气工程中H₂S的工艺。

技术背景

随着我国对可再生能源的开发和利用的不断深入发展，全国大中型沼气工程建设量和保有量不断增加。大中型沼气工程中原料厌氧发酵生成沼气的同时，也会产生一定的有害的硫化氢气体。硫化氢的存在大大限制了沼气作为一种可再生的生物质能源的广泛使用。硫化氢是一种具有臭鸡蛋味的有毒性的气体，人体吸入后会引起不良反应，严重者会有生命危险；此气体对燃烧动力设备和金属管道具有很强的腐蚀作用，并且还会引发润滑油的变质从而加速发动机的磨损；此外，沼气在经过燃烧后，硫化氢会转化为硫的氧化物（SO_X）并释放到空气中，造成大气污染。因此，在沼气在燃烧利用之前，必须去除其中的硫化氢。

目前，工业上的沼气脱硫方法主要包括干法脱硫、碱液湿法脱硫和生物脱硫三种方式。其中干法脱硫中通常使用干式脱硫塔，但往往布气不均匀，脱硫效果不佳；湿法脱硫中脱硫剂主要是碱液，存在着溶液吸收不彻底、易造成二次污染的问题； 生物脱硫中采用脱硫微生物对沼气中硫化氢成分进行去除，单前期微生物培养较为复杂，要保证微生物充足的营养较为困难。对于硫化氢含量0.1~2.0%的低浓度酸性气的处理，尚无一个生产安全环保、工艺简洁、操作简单灵活、投资成本少、运行费用低的脱硫净化工艺。

发明内容

本发明的目的是针对上述方法中碱液湿法的脱硫效率低、碱液吸收不彻底和吸收液不可再生等问题，提供了一种Fe—Cl混合溶液吸收和电化学再生法对沼气进行脱硫的工艺。

一种Fe—Cl混合溶液对沼气进行脱硫的工艺，其特征在于：

（1）采用Fe—Cl混合溶液为吸收液，其中混合溶液中的Fe³⁺和Fe²⁺的浓度为大于0.5mol/L，HCl的浓度范围2.0~10.0 mol/L；当脱硫塔内的吸收液体积达到脱硫塔内体积的1/4~1/2时，打开雾化喷嘴和沼气进气阀门，让旋转鼓泡杯以气泡直径为0.2~2.0 mm进行鼓泡，沼气在塔内停留时间为2~10 min；吸收液温度范围：15~80 ℃；吸收液与沼气形成逆流接触；

（2）经脱硫塔后的沼气再经除雾器出口流出；吸收沼气中含硫物质后的吸收液经沉淀处理，去除固体成分，再将液体到电解槽的阳极室进行电解；

（3）经电解后的液体再回到脱硫塔作为吸收液使用。

作为优选，上述一种Fe—Cl混合溶液对沼气进行脱硫的工艺，其中混合溶液中的Fe³⁺和Fe²⁺的浓度为大于1.0mol/L。虽然，在本发明中，使用小于1.0mol/L的含Fe³⁺和Fe²⁺混合溶液也可以使沼气中的含硫气体净化，但速度慢，而且不彻底，经发明人的不断试验，浓度为1.0mol/L的含量具有一个相对明显的吸收效果的分化；发明人对不同地区的沼气进行试验，都发现了相同的问题，即在浓度大于1.0mol/L时，具有更好的效果；而且从脱除率来看，浓度大于1.0mol/L时的脱除率更高。

作为优选，上述一种Fe—Cl混合溶液对沼气进行脱硫的工艺，其中旋转鼓泡杯的转速在4000~6000 rpm，旋转鼓泡杯以高速旋转并鼓泡，利用旋转的剪切力从而产生直径很小的气泡，以便气液两相能充分接触，并且气孔口不容易被硫泥堵塞。这是针对目前所使用的旋转鼓泡杯的实际使用情况而确定的，在此转速情况下，一般会达到气泡直径为0.2~2.0 mm，否则，所形成的气泡直径就会发生较大的变化，对于气泡直径的变化，也将直接影响到沼气中含硫物质的被吸收情况，这是经大量试验得出的结果。

作为优选，上述一种Fe—Cl混合溶液对沼气进行脱硫的工艺，其中脱硫塔的上半段内壁安装有4~32个S型双环绕结构的雾化喷嘴。雾化喷嘴在其它行业、设备中也有使用，而且在本发明中采用S型双环绕结构则是发明人根据本发明中为了更好实现气液相接触而进行的设计，这样的设计会使脱硫塔上半段形成吸收液的雾化湍流，以便气液两相能更充分接触，从而使吸收效果达到99%以上，足以满足环保和实际生产要求。